本发明专利技术公开了一种经济型高性能双相不锈钢及其制备方法。本发明专利技术的经济型高性能双相不锈钢，其化学成分的质量百分比为：C:0.01-0.03%、Si:0.2-1.0%、Mn:4.0-6.0%、Cr:21-22%、Ni:1.35-1.7%、Cu:0.1-0.6%、N:0.2-0.25%、W:0.1-0.6，其余为Fe和杂质。本发明专利技术通过以低价的锰、氮元素来代替部分的高价镍元素，以钨元素代替钼元素，能够大大降低双相不锈钢的成本，同时能够保证冶炼得到的双相不锈钢具有较好的耐蚀性以及冷热加工性能，相比于典型的双相不锈2101钢，本发明专利技术提供的双相不锈钢的边裂量明显降低。同时使双相不锈钢具有优于304钢的耐蚀性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于不锈钢冶金领域。
技术介绍
双相不锈钢是指在其固溶组织由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中一相比例约45%-55%(量少相至少占30%)的不锈钢。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好，同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。与奥氏体不锈钢相比，其屈服强度约为奥氏体不锈钢的两倍，耐氯化物应力腐蚀断裂能力均明显高于300系列的奥氏体不锈钢。双相不锈钢由于其优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于油气、石化、化肥、桥梁、建筑以及化学品船等行业。近年来，随着镍价的不断上涨和大幅波动，为了充分发挥双相不锈钢资源节约的优势，双相不锈钢开始向低镍的方向发展。低镍双相不锈钢是指铬含量在23%以下，且含镍量低，同时不含钥或含少量钥的双相不锈钢。其设计开发思路是采用锰和氮代替镍，保证双相不锈钢的两相比例。该钢成本较低，是取代传统奥氏体不锈钢的理想材料。中国专利申请200810023469.1、200810196602.3、200910046646.2 以及201010593822.7中分别公开了一种铁素体奥氏体不锈钢，但是，上述专利申请所公开的双相不锈钢中，钥元素和镍元素的含量均比较高，由于钥元素和镍元素等均属于高价元素，相应地也造成不锈钢的成本过高，限制了不锈钢在某些方面的应用。因此，目前的研究一直致力于开发低贵金属含量同时具有良好的冷热加工性能的铁素体奥氏体双相不锈钢。中国专利申请200810203091.3公开了一种具有优异的耐腐蚀性能的低镍双相不锈钢，其中，双相不锈 钢中的镍含量能够降低至1.0-3.0%的范围内，同时能够使该双相不锈钢的电化学腐蚀击破电位大于lOOOmv，保护电位达到950mv，其耐腐蚀性能与UNS32906相当。但是，该专利申请所公开的双相不锈钢仍存在以下一些问题:1、该双相不锈钢的组成中仍含有较多的镍元素，其成本仍有一定的下降空间；2、为了保证双相不锈钢两相组织结构稳定，同时降低镍元素含量，一边降低成本，该双相不锈钢中加入了较多的锰元素，同时通过增加氮元素含量以替代镍元素，但是，由于锰元素的含量相对比较高，会导致锰与硫结合形成硫化锰，进而导致双相不锈钢的耐蚀性能以及热成型性能下降。根据上述分析可知，虽然出现了较多的低镍含量的双相不锈钢，且其成本较之304、316L不锈钢已经有了较大的下降，但是仍然存在的问题是:这些专利技术专利合金的成本控制和热加工性能的匹配没有达到最优化，即有些专利的镍含量使用太少，导致锰和氮的含量的增加，热加工性能变差，材料的成材率降低，最终材料的综合成本并未降低；有些专利的锰和氮的含量过低，为了保证两相的稳定性，镍含量就比较高，虽然热加工性能比较好，但是材料的成本因为镍的增加也变得比较高。本专利综合考虑了合金的成本和力学、热加工、耐腐蚀综合性能，设计出一种具有低成本且具有良好力学、热加工性能和耐腐蚀性能的低镍双相不锈钢。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种配方合理、镍金属含量低、以钨代钥、成本低、既具有良好力学、热加工性能又具有较好耐腐蚀性能的。经济型高性能双相不锈钢化学质量百分成分为:C: 0.01-0.03%、S1: 0.2-1.0%、Mn: 4.0-6.0%, Cr: 21-22%、N1: 1.35-1.7%、Cu:0.1-0.6%、Ν:0.2-0.25%、W: 0.1-0.6%，其余为 Fe 和杂质。所述的化学成分中含有B，所述B的质量百分含量为:0.001-0.01%。所述的化学成分中含有Ca，所述Ca的质量百分含量为:0.001-0.01%。所述的杂质中含有P，P质量百分比为:0.01-0.04%。所述的杂质中含有S，S质量百分比为:0.01-0.03%。经济型高性能双相不锈钢制备方法包括如下步骤: 1)把温度为1400-1500°c的电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉内，不锈钢母液质量百分成分为:C:1.2-2.5%、S1:≤ 0.20%、Mn: ( 0.10%、P: ≤ 0.040%、S: ≤ 0.035%、Cr:19.0-22.0%、N1:≤1.70%、Cu:0.1-0.6%、W:≤ 0.6%，其余为 Fe 和杂质； 2)顶吹氧气进行脱碳，并 从AOD炉底吹入氮气进行搅拌，加入石灰100-150Kg/t钢及白云石25-40Kg/t钢，当铬质量百分含量小于21.5%时，加入高碳铬铁；当铬质量百分含量大于22.0%，钢水还原后加入碳钢进行稀释； 根据步骤I)中兑钢时钢水中的碳含量，确定吹氧量，当碳质量百分含量为0.15-0.2%时，停止顶吹氧，当碳质量百分含量为0.04-0.08%时，测量钢水温度，取样分析碳含量，并调整吹氧量，当碳质量百分含量小于0.04%时，再次取样分析碳含量； 3)当碳质量百分含量小于0.03%后，在AOD炉中加入硅铁40-50Kg/t钢，石灰20_30Kg/t钢，萤石10_20Kg/t钢，对钢水进行还原和脱硫； 4)钢水还原后进行扒渣，并加入铝粉0.4-0.6Kg/t钢，调整炉渣，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，并通过加入硅铁、锰铁、铬铁、钨铁及金属镍使钢水中的合金质量百分成分达到以下要求:Si:0.20-1.00%、Mn:4.0-6.0%、Cr:21.0-22.0%、Ni:1.35-1.70%、W:0.10-0.60% ； 从AOD炉的底部吹入氩气，去除钢中多余的氮，吹氩量为2.1-2.8m3/t钢，当钢水质量百分成分达到以下要求时，立即出钢:C: 0.010-0.030%、S1: 0.20-1.00%、Mn: 4.0-6.0%, P:0.010-0.040%, S:0.001-0.030%、Cr: 21.0-22.0%、N1:1.35-1.70%,Cu:0.10-0.60%,W: 0.10-0.60%，其余为Fe和杂质；出钢时，把钢水从AOD炉倒入烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量1/3时，一次性向钢包内加入硼铁0.4-0.5Kg/t钢，加入铝饼0.4-0.5Kg/t钢，钢水的温度为1570_1600°C，钢包内渣层的厚度为180-300mm ； 5)根据钢水质量喂入硅钙线，喂入量为钢水质量的0.05-0.2%，喂线后，钢包低吹氩气50-120L/min强搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌，氩气量小于35L/min，搅拌时间大于5min，钢水温度达到1525_1535°C时，钢包吊往连铸工序； 6)当钢水质量百分成分达到下述要求时，进行连铸:C: 0.010-0.030%、S1: 0.20-1.00%、Mn: 4.0-6.0%, P:0.010-0.040%, S:0.001-0.030%, Cr: 21.0-22.0%, N1:1.35-1.70%, Cu:0.10-0.60%, W: 0.10-0.60%, N:0.20-0.25%，其余为Fe和杂质； 连铸中间钢包中钢水温度为1480-1500°C，拉速为0.8m/min;结晶器冷却水量如下:窄面冷却水为300L/min，宽面冷却水为2300L/min，二次本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种经济型高性能双相不锈钢，其特征在于其化学质量百分成分为：C:?0.01?0.03%、Si:?0.2?1.0%、Mn:?4.0?6.0%、Cr:?21?22%、Ni:?1.35?1.7%、Cu:0.1?0.6%、N:0.2?0.25%、W:?0.1?0.6%，其余为Fe和杂质。
【技术特征摘要】
1.一种经济型高性能双相不锈钢，其特征在于其化学质量百分成分为:C: 0.01-0.03%、S1: 0.2-1.0%、Mn: 4.0-6.0%, Cr: 21-22%、N1: 1.35-1.7%、Cu:0.1-0.6%、Ν:0.2-0.25%、W: 0.1-0.6%，其余为 Fe 和杂质。2.根据权利要求1所述的一种经济型高性能双相不锈钢，其特征在于:所述的化学成分中含有B，所述B的质量百分含量为:0.001-0.01%。3.根据权利要求2所述的一种经济型高性能双相不锈钢，其特征在于:所述的化学成分中含有Ca，所述Ca的质量百分含量为:0.001-0.01%。4.根据权利要求1所述的一种经济型高性能双相不锈钢，其特征在于:所述的杂质中含有P，P质量百分比为:0.01-0.04%。5.根据权利要求1所述的一种经济型高性能双相不锈钢，其特征在于:所述的杂质中含有S，S质量百分比为:0.01-0.03%。6.一种如权利要求1所述的经济型高性能双相不锈钢制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)把温度为1400-1500°c的电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉内，不锈钢母液质量百分成分为:C:1.2-2.5%、S1:彡 0.20%、Mn: ( 0.10%、P: ^ 0.040%、S: ^ 0.035%、Cr:`19.0-22.0%, N1: (1.70%、Cu:0.1-0.6%、W: ( 0.6%，其余为 Fe 和杂质； 2)顶吹氧气进行脱碳，并从AOD炉底吹入氮气进行搅拌，加入石灰100-150Kg/t钢及白云石25-40Kg/t钢，当铬质量百分含量小于21.5%时，加入高碳铬铁；当铬质量百分含量大于22.0%，钢水还原后加入碳钢进行稀释； 根据步骤I)中兑钢时钢水中的碳含量，确定吹氧量，当碳质量百分含量为0.15-0.2%时，停止顶吹氧，当碳质量百分含量为0.04-0.08%时，测量钢水温度，取样分析碳含量，并调整吹氧量，当碳质量百分含量小于0.04%时，再次取样分析碳含量； 3)当碳质量百分含量小于0.03%后，在AOD炉中加入硅铁40-50Kg/t钢，石灰20_30Kg/t钢，萤石10_20Kg/t钢，对钢水进行还原和脱硫； 4)钢水还原后进行扒渣，并加入铝粉0.4-0.6Kg/t钢，调整炉渣，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，并通过加入硅铁、锰铁、铬铁、钨铁及金属镍使钢水中的合金质量百分成分达到以下要求:Si:0.20-1.00%、Mn:4.0-6.0%、Cr:2...
【专利技术属性】
技术研发人员：严密，刘彦妍，王新华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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